书城农业林业运用气象知识防范生活风险
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第4章 气象知识知道多少(4)

形成暴雨所需要的水汽有两个来源:一是空气本身蕴藏的水汽,一是由外地输送来的水汽。地球上一切有水的地方,如海洋、江河、湖泊、水库、森林每天都在向空中蒸发大量的水汽。有关数据显示,大气中蕴涵的水汽总量有十亿吨之多。如果把这些水汽全部变成水,均匀地平铺在地球表面上,将形成一层24毫米厚的水膜。不过,大气中的水汽含量各地分布是很不均匀的,有的地方多,有的地方少。它将随季节、地理位置等条件的变化而变化。

每到夏季,原来控制亚洲大陆的冬季风已经衰退、减弱,而被强盛的夏季风代替。我国位于欧亚大陆的东南部,面临广阔的太平洋,西南与印度洋相望。夏季来临后,我国大部分地区盛行西南季风和东南季风。这两种季风都是从太平洋、南海和印度洋等洋面上吹过来的,含有大量的水汽。进入盛夏,夏季风活动范围逐渐向北推进,一直可以影响到华北、东北和内蒙古自治区的东南部。这时,由海上吹过来的西南季风和东南季风也一直可以伸展到我国各省,从而为暴雨的产生提供了充足的水汽条件。

但是,要产生一场暴雨,单有大量的水汽还是不够的。还必须同时有强烈的空气上升运动才行。所谓空气的上升运动,也就是一种由地面向上刮的风。我们通常所见到的东风、西风、南风和北风都是指水平方向的风,还有一种向上或向下刮的风—垂直气流。这种垂直气流平时不容易被人们感觉到。因为在近地层,垂直气流的速度很小,空气每秒钟只移动几厘米。但到了高空,尤其是云里,情况就大不一样了。在那里,垂直气流的速度可高达每秒几米甚至几十米。正是由于有了这种速度很快的垂直气流,才能把近地层的大量暖湿空气抬升到高空,形成云雨。因此垂直气流是形成暴雨必不可少的重要条件之一。大气中的垂直气流是由以下几种原因造成的。

(1)由热力对流引起的垂直气流

夏天,骄阳似火,灼热的太阳光把近地面的空气晒得火辣辣的,地面空气受热后,变轻上升。而离地面较远的高层空气受热较少,温度较低。于是就出现了上冷下热、上重下轻的现象,地面的暖湿空气不断上升,上层的冷空气不断下沉补充,空气发生了上下翻腾的现象。这样就产生了因热力作用而产生的垂直气流。夏天午后出现的热雷雨就是由这种热力对流作用而产生的。热雷雨发展快,雨势急,常出现在午后到傍晚前后,一到夜间,天气很快就转晴了。

(2)由锋面抬升引起的垂直气流

锋面就是冷暖空气相遇时的交界面。当冷暖空气相遇并流发生交锋时,由于冷空气比暖空气重,冷空气就要插入暖空气的底部,迫使暖空气沿着冷空气的上部向上滑升,这样就在暖空气中产生了一种上升气流。上升气流反回地面的暖空气沿着锋面抬升到很高的高度从而形成云雨。根据冷暖空气不同的流动情况,大气中的锋可以分为冷锋、暖锋和静止锋等几种。当冷空气朝暖空气方向推进而形成的锋称为冷锋。当暖空气朝冷空气方向推进而形成的锋称为暖锋,当冷暖空气势力均等,锋面位置移动不多或来回摆动的,叫静止锋。冷锋中根据锋面移动速度的不同,又可分为缓行冷锋和急行冷锋。

在缓行冷锋中,暖空气沿锋面上升比较平衡,上升速度比较小,形成的雨区较大,雨势较缓。在急行冷锋中,由于冷空气前进的速度远远超过暖空气后退的速度,因此低层的暖空气沿着锋面急剧上升,上升速度很快,对流特别强烈。当冷锋扫过某地时,往往是狂风暴雨,电闪雷鸣,有时还伴有冰雹。

(3)由地形抬升作用引起的垂直气流

当暖湿空气向前推进的时候,遇到山脉阻挡或进入地形收缩地带时,就要被迫上升,产生上升气流,空气在上升过程中膨胀冷却,报道温很快下降,水汽开始凝结,形成云雨。当气流越过山脉或沿地形开放地带前进时,就要产生下沉运动,空气增温,湿度变小,云雨随之消散。由于山脉对报道流的抬升作用,一般在山脉的迎风坡上降水大于背风坡。坡度越大,降雨也越多。在河谷地带,因气流上坡作用和地形收缩作用同时发生,所以上升气流特别强烈,形成的降水也更多。

(4)由气流辐合上升作用引起的垂直气流

大气运动中有许多大大小小的旋涡,形成各种不同的气压系统,如高压系统和低压系统。在低压系统中,空气总是从四周向中心流动,由于地球自西向东转动的关系,在北半球的低压区域里,气流作反时针方向的旋转,所以“低压”又叫做“气旋”。发展深厚的气旋里有很强的辐合上升运动,低层的暖湿空气不断被抬升到高空,温度下降,水汽大量凝结,形成暴雨。

由于以上几种空气上升运动的存在,仿佛在云和地面的空气层之间,建立了一条看不见的通道,地面的暖湿空气通过这条通道,被源源不断地输送到高空,使云层不断加厚,云中的水滴越积越多,越来越大,最后便倾泻而下,形成暴雨。

江淮梅雨指的是降梅子雨吗?

每年初夏,自6月至7月上半月这段时期内,在湖北宜昌以东的26°~34°N之间的长江中下游地区(向东可伸至日本南部),常常出现连阴雨天气,这时正值江南梅子成熟季节,故称“梅雨”。又因这时空气湿度很大,百物极易受潮霉烂,故亦俗称为“霉雨”。

梅雨期的长短及降水量的多少,对该地区的影响很大。例如梅雨期短,降水量少,可给这一地区带来干旱;相反,梅雨期长,降水量大,则又可给这一地区带来洪水灾害。因此,做好梅雨天气的预报,对国计民生、工农业生产,有很重要的意义。

一、梅雨天气和气候概况

梅雨天气的主要特点是:长江中下游多阴雨天气,雨量充沛,相对湿度很大,日照时间短,降水一般为连续性,但常间有阵雨和雷雨,有时可达暴雨程度。梅雨结束以后,主要雨带北跃到黄河流域,长江流域的雨量显著减少,相对湿度降低,晴天增多,温度升高,天气酷热,进入盛夏季节。

梅雨是中国东部季节性雨带从南往北跳跃停滞的结果,是大型的降水过程,它的年际变化很大。一般把梅雨期开始称为“入梅”,梅雨期的结束则称为“出梅”。梅雨有两种,—种为“正常”梅雨,平均开始于6月中旬左右。在正常梅雨之前,5月中旬与5月底出现的梅雨称之为“早梅雨”。对于梅雨期,各地的统计标准不完全一致,统计结果也有差异。

据江苏省气象台统计,平均入梅在6月20日,出梅在7月10日,梅雨期长20天。入梅最早是5月30日(1957年),最迟是6月30日(1969年),两者相差一个月。出梅最早是6月17日(1961年),最迟是7月30日(1954年),两者相差近一个半月。一般来说,梅雨期愈长,降水量愈多。如1954年、1991年为大涝年。相反,梅雨期愈短,降水量愈少,如1958年和1978两年,梅雨期不到5天,总降水量不超过60mm算为空梅年,即为旱年。

二、梅雨暴雨

江淮流域的梅雨期人们受历史或古人的描述或受个别典型的梅雨天气气候概念的影响,普遍认为某地一入梅,就必然是阴雨连绵的天气,某些缺乏实际预报经验的预报员也有这种错觉。这主要是由于没有对历史上的梅雨期进行深入、细致的天气气候特征的分析,这里作者借助于江苏省近40年梅雨期区域性降水资料,将江苏淮河以南地区划分为:苏南地区(长江以南)、沿江地区、江淮地区(长江和苏北灌溉总渠之间)、沿淮地区四片。针对梅雨期的雨日(日降水量0.1mm)、暴雨日(日降水量≥50mm)、连续暴雨过程(5天中有3个暴雨日)、梅期集中性降水时段,结合120°E副高的演变特征进行了统计分析,可以得出如下结论。

1.梅期雨日

36年中有16年的梅期雨日占梅长的80%或以上,尚有20年即56%的年份,其梅期雨日只占梅长的50%~79%,所以,梅雨期未必都是连续的连阴雨天气。

2.梅雨期与暴雨

(1)梅期第一个暴雨日与入梅日间隔的天数:

(1)入梅日即为暴雨日占15/36。

(2)入梅日后一天有暴雨的占6/36。

(3)入梅日后2~5天有暴雨的占8/36。

(4)1977、1992年的梅期暴雨日出现在入梅后的14~15天。

以上统计说明:在入梅日或入梅后一天有暴雨的年份占21/36,36年中几乎有近1/3的年份,入梅日只是区域性降水的开始,而未出现暴雨过程,所以,把出现暴雨作为入梅的标志是不妥的。

(2)入梅后,雨量陡增,暴雨频繁,这是梅雨期的主要气候特点,尤其是连续暴雨过程的出现是梅雨期暴雨的特色。据江苏省降水资料统计,只有1963年和1974年入梅前各出现过一次连续性暴雨,而在梅期中连续暴雨过程则频频出现。40年梅期中只有7年没有出现连续性暴雨过程,出现概率最大时段在6月5日至7月4日。在此期间出现的连续暴雨过程占梅期暴雨日总数的80%~90%,所以,可以认为连续暴雨过程是梅雨期显著的天气特点。

3.梅期总雨量和连续暴雨过程

梅期总雨量的多少,除了与梅长有关外,还决定于梅期中暴雨过程的多寡。统计丰梅年南京单站梅期暴雨过程雨量占梅期总雨量的百分比。

可见,丰梅年梅期暴雨过程总雨量所占梅雨总量的百分比,平均为75%,最多年份占87%,最少年份占65%。但暴雨日总数所占梅长的比例平均为18%,最少年份1982年暴雨日只占梅长的6%,但其暴雨日降水总量却占梅雨总量的65%。

从梅期连续暴雨过程所累计的总雨量分析,往往决定着整个梅雨期的总雨量和梅量的丰、歉。1962年梅长24天,江苏省沿江、苏南地区出现连续暴雨,7月4—8日,5天过程总雨量达到200~250mm,占该区域梅雨总量的70%~80%。1975年梅长32天,6月20—27日江苏沿江地区暴雨总雨量300~500mm,占区域梅雨总量的67%~83%。1980年梅长43天,6月24—28日江苏江淮间暴雨总雨量达200mm,局部250~300mm,以上几年梅长度在24~43天之间,均只出现一次连续暴雨过程持续5~8天,只占梅长的1/5,但其区域性总雨量,却是整个梅期总雨量的70%~80%。

总之,梅雨期中的阴雨和暴雨,都是环流季节性调整过程中冷暖空气交织产生的不同形式的天气现象,同属环流调整时的产物。在一定环流条件配置下,入梅时可以是暴雨或连续暴雨过程的开始。但在相当多的情况下,往往是一般性降水的开始,尤其当西风带急流入梅前位置偏北,在副热带高压北移的情况下,长江中、下游以南地区往往先受静止锋雨区北侧边缘的影响,先进入梅雨期。在天气反应上只是阴雨连绵,到入梅后,由于副高的稳定增强,长江中、下游地区处在副高输送的强盛的暖湿气流之下,西风带一旦有较强的冷空气南下,就能出现盛梅期的集中性降水时段—暴雨和连续暴雨过程。例如,1962年6月16日入梅,长江中、下游以南地区,受28°~30°N附近的静止锋影响,先出现一般阴雨天气,降水不大,到梅雨后期副高再次增强北移时,于7月4—8日产生了区域性的连续暴雨过程,7月6日南京日降水量为124mm,武汉7月4日日降水量为198mm。

华南前汛期暴雨有何特点?

一、华南前汛期暴雨的特点

华南(包括两广、福建、台湾)是中国雨量最充沛的一个区域。平均年雨量最大,暴雨次数最多,雨季也最长,从4月一直持续到9月。雨季可分为两个时期,4—6月为前汛期,7—9月为后汛期。前汛期的降水多由副热带高压北侧的西风带系统所造成,有时也会受到热带天气系统的影响。平均在5月中旬前后,南海夏季风建立后,前汛期相应出现盛期和暴雨集中期。7—9月主要是由热带气旋和ITCZ等热带天气系统直接影响而产生降水。

华南4—6月平均总降水量,各地在500~1100mm之间。大部分地区4—6月总降水量占年降水量40%以上,武夷山脉到南岭山脉一带占全年降水量的一半左右。

4—6月是华南全年暴雨日数最多的时期。华南4—6月暴雨日数占全年暴雨比例最大的地区有三个:一个在武夷山脉,占全年暴雨日数的60%~78%;一个在南岭山脉中段,占全年暴雨日数的60%~70%;一个在阳江附近,约占50%。华南前汛期降水具有范围广、雨时长、强度大的特点。如1977年5月30日陆丰白石门24小时雨量达884mm。华南前汛期正值主要江河汛期,因此比后汛期更易出现洪涝灾害,而且程度较严重,例如1994年6—7月,华南出现连续性大范围暴雨,并导致历史罕见的大洪水,造成了严重的损失。

二、华南暖区暴雨

华南前汛期暴雨就其本质来说,是适量的冷空气南下与热带暖湿气流的共同作用所造成的。但是,华南地区在锋前出现的暴雨,特别是一些罕见的特大暴雨多数出现在锋前暖区,与经典的气旋波动模式(雨区在冷空气一侧,暖区多晴好天气)迥然不同,有其独特的天气学特征。

华南暖区暴雨,一般是指产生于华南地面锋线南侧的暖区里,或是南岭附近直到南海北部都没有锋面存在,而且华南又不受冷空气或变性冷高脊控制时产生的暴雨。

华北盛夏暴雨有何特点?

约在7月中旬,当太平洋副热带高压第二次季节性北跳后,江淮流域梅雨结束,接着华北雨季开始,从气候上分析,华北暴雨有以下几个特点:

(1)雨季短,暴雨期集中

华北雨季从7月中下旬至8月中旬,前后不到一个月,历时很短。但华北暴雨的80%~90%,集中出现于盛夏7—8月,这两个月的雨量一般占全年雨量的60%~80%。

(2)暴雨强度大

华北平均年雨量300~800mm,河北省500mm左右。华北暴雨次数比南方少,大部分地区每年只有1~2场暴雨,但雨强度很大,有时一次暴雨过程可达7—8月平均雨量的50%以上,有的竟达年平均雨量的2~3倍。河北省1959—1978年共有23次大暴雨,其中有10次都出现500mm以上的最大暴雨中心。著名的“63·8”、“75·8”特大暴雨过程总雨量分别达1329mm、1631mm。1953年7月1日,山西省的梅桐沟出现5分钟降雨53.1mm的极值。由此可见,盛夏雨季的降水量其实常取决于1~2场暴雨。暴雨强度大、时间集中是华北易出现洪涝的主要原因。

(3)暴雨与地形密切有关

华北暴雨主要发生在山脉迎风坡和山区,如燕山南麓、太行山东麓和南部、伏牛山东麓以及沂蒙山区是暴雨最易发生和强度较大的地区。河北省190个暴雨中心(日雨量≥100mm)分布为:山脉迎风坡占60.4%,平原占34.2%,高原及背风坡只有5.4%。